脉冲喷吹清灰机理及粉尘受力分析

脉冲喷吹清灰是利用压缩气体为清灰介质，通过喷吹机构将压缩气体瞬间释放，高速喷射的清灰气流诱导数倍于己的二次气流一同喷入滤袋，从而使滤袋得以清灰。

对脉冲袋式除尘器的清灰机理，存在着不同的认识。一些学者曾认为脉冲袋式除尘器的清灰机理包括加速度、剪切、屈曲—拉伸、扭曲和逆向气流等，有些学者则认为喷吹时逆向穿过滤袋的气流对清灰起作用。对于何种因素是主要的机制，长期未能形成一致认识。目前，绝大多数研究者认为喷吹后滤袋膨胀到极限位置时的最大反向加速度对清灰起主要作用。

国外一些学者研究了逆向气流的清灰作用。测试结果表明，逆向气流要将尘粒从滤袋表面吹落，其速度至少需要10～20m/s；粒子越小，其粘附力对拉力的比值越大，越难吹落，因而需要风速更高。

实际情况下，脉冲袋式除尘器清灰时逆向气流远远达不到上述速度：有研究者估算，脉冲喷吹时的逆向气流平均速度为150mm/s，无论如何也不会超过610mm/s；而另有研究者在实验室测得的逆向气流速度仅30～50mm/s。由此可以认为，在脉冲喷吹时，逆向气流对粉尘剥离所起作用非常小，粉尘从滤袋表面的脱落都是由于滤袋壁面受到冲击振动的结果。

在20世纪50年代，曾发展了一种“逆向喷射清灰”（即气环反吹）的袋式除尘器，将速度高达1830～2440m/min（31～41m/s）的气流直接喷射到滤袋的净气侧（外侧）而清除粉尘。有学者认为，这种清灰方式主要依靠逆向气流与喷射处的滤料屈曲的联合作用。而脉冲喷吹所产生的逆向气流速度只有这种清灰方式的百分之一，因而靠逆向气流清除的粉尘很少。

有一项考察加速度和逆向气流清灰作用的对比试验。试验者将袋笼的直径稍微缩小，并在袋笼上楔入圆棒，来缩小滤袋与袋笼之间的空隙，从而限制滤袋壁面的运动，同时尽量保持脉冲喷吹气流的恒定，以使逆向气流不发生大的变化。结果表明，清灰后的剩余压差显著增加了。实际应用的脉冲袋式除尘器，也曾发现类似情况：在运行初期其阻力正常，运行一段时间后，由于滤袋尺寸收缩超出正常范围，使滤袋在袋笼上绷得过紧，导致清灰不良，阻力随之上升。此时，脉冲喷吹时的逆向气流的流量和速度并未降低，只是由于滤袋膨胀到极限位置时受到的冲击振动大为减弱，阻力便显著升高。

综上所述，在脉冲喷吹清灰中，逆向气流对粉尘的剥离所起的作用很小，高压气体脉冲施加在滤袋上的冲击对清灰起着主要作用。

下面通过对粉尘/滤袋体系在脉冲喷吹过程中的受力分析来阐述脉冲喷吹的清灰机理。(www.xing528.com)

取一个粉尘/滤袋单元体，利用达朗伯原理对该单元体作动力学分析（见图4-2）。在粉尘层从滤袋上脱落之前，两者的运动是完全同步的，其加速度相等，即A_d=A_b。在脉冲喷吹时，滤袋单元体最初在压气的作用下向外作加速运动（A_b＞0），粉尘也随之向外作加速运动，粉尘施加给滤袋单元体一个惯性力m_dA_d。在此过程中，滤袋单元体由于拉伸而受到的张力F_T很小；随着滤袋向外膨胀，它受到的张力急速增加，当张力与静压差平衡时，粉尘/滤袋体系的加速度为零（A_b=0），而向外运动的速度最大；此后滤袋单元体在张力作用下产生反向加速度（A_b＜0），从而减速向外膨胀；随着滤袋单元体的继续拉伸，它受到的张力越来越大，阻碍滤袋的膨胀，粉尘层的惯性力m_dA_d则将滤袋向外拉，当滤袋膨胀到极限位置时，它受到的张力最大，产生一个最大反向加速度A_p。在滤袋减速向外膨胀的过程中，粉尘并不受到张力作用，而是在粘附力（F_A）的作用下与滤袋作同步运动，它所能获得的最大反向加速度为F_A/m_d。当滤袋的反向加速度A_b增加到使得A_b＞F_A/m_d（即F_A＜m_d^Ab）时，粉尘从滤袋上脱落。因此m_dA_b反映了粉尘/滤袋体系的粉尘分离力的大小，而m_dA_p则是最大的粉尘分离力。

图4-2 滤袋单元体在喷吹过程中的受力分析

ΔP—滤料上的静压差 F_T—滤料的合成张力

m_d—单位面积粉尘质量 A_d—粉尘的加速度

A_b—滤料的加速度

脉冲喷吹清灰的过程可以描述为：在脉冲喷吹时，喷入滤袋的高压气团使滤袋内的压力急速上升，滤袋迅速向外膨胀，滤袋的张力也随之增大。当袋壁膨胀到极限位置时，袋壁的张力达到最大而获得最大反向加速度，袋壁受到强烈的冲击振动。附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而脱离滤袋。